标签: 软件定义汽车

近年来，软件定义汽车（SDV）的概念已逐渐点燃汽车行业的发展与快速变革。SDV不仅仅带来了车辆硬件的更新，更是一场对车辆功能和性能的全面革新。而在这场变革中，空中升级技术（OTA）便成为了关键的推动力。 软件定义汽车（SDV）是什么？ SDV是一种 透过 软件控制和定义车辆功能的技术。这种车辆的设计概念允许在软件层面进行灵活的定义和改变，使其具备弹性和可升级性。SDV使车辆变得更加智慧，并且能够依据不同的情境与需求提供多样化的功能。与此同时，OTA技术则透过无线网络实现了车辆接收和安装软件，以及固件的更新，OTA无疑是成就SDV概念的关键技术。不仅推动了汽车技术的前进，更为车用行业注入了新的动力。 OTA技术的深度解析 OTA技术主要可分为SOTA（软件空中升级）和FOTA（固件空中升级）两种。两者在汽车行业中也各别拥有独特的应用范围和功能。 SOTA（软件空中升级） SOTA主要针对车辆的软件进行升级，包括操控系统、车辆控制单元、娱乐系统等。这种升级方式使得车辆能够实时获取新的软件功能和性能优化，同时因应新兴技术和安全性需求。举例来说，车厂透过SOTA可将新的驾驶辅助系统、娱乐应用或安全功能推送至车辆，确保车辆持续提供良好的用户体验。 FOTA（固件空中升级） FOTA则是针对车辆固件进行升级，包括引擎控制单元、传动系统等，主要是用来提升车辆性能、效能及能源利用效率，而这种升级方式通常牵涉更基本的硬件控制。好比说一些引擎优化或节能功能的改进都可透过FOTA方式实现，让车辆在动力性能和燃油效率方面不断取得进步。 总括来说，SOTA和FOTA的整合使得车辆能够以多角度、多面向以及多层次的方式来实现功能升级，进而适应不断变化的市场需求和技术标准，提升车辆的竞争力和可持续性。 OTA验证测试需要考虑的层面 功能测试 (Functionality Test) OTA功能测试包括检查OTA更新的下载过程，以确保档案能够正确地从服务器下载到车辆系统。此外，别忘了还需要验证OTA更新是否成功安装，包括在安装过程中是否发生中断或错误，并检查安装后系统是否按预期正常运作。 效能测试 (Performance Test) 针对OTA更新的下载速度进行量测，确认是否符合预期，以确保用户在更新过程中不会遇到过度的长时间等待。同时也需要量测OTA更新的安装时间，确保更新能够在预期的时间范围顺利内完成。 安全测试 (Security Test) 检测OTA更新是否容易遭受恶意攻击是非常重要的，安全测试包括漏洞扫描和安全性分析，它可确保在更新过程中的数据不会受到未授权的存取。同时也必须确保OTA更新不会泄漏任何存在于车辆中的敏感讯息，例如用户的个人隐私或是车辆操作的相关数据。 兼容性测试 (Compatibility Test) 兼容性测试可验证OTA更新是否能够适应不同车型和配置，以确保在各种车辆上都能顺利执行。同时，需要验证OTA更新在不同网络条件下的可靠性也是不容忽视的重要环节，以确保即使在不稳定的网络环境中，更新仍能成功进行。 回归测试 (Regression Test) 回归测试可检视OTA更新是否会产生新的错误或问题，以确保更新时不会影响现有功能的稳定性，并确保车辆在更新后仍能正确地执行之前的操作。 自动化测试已成必然趋势 根据报导指出，各车厂的OTA频率正式不断攀升。其中Tesla的官方数据显示，Tesla每四周就会发布一次主要的OTA更新，每一周就会发布一次小版本更新。 Tesla的OTA更新内容涵盖了车辆的各个方面，包括安全性、性能、功能等。例如Tesla在2023年3月的OTA更新中增加了自动驾驶辅助功能，包括交通灯和行人识别。而在2023年7月的OTA更新时则增加了游戏和电影等车辆娱乐功能。 OTA的更新有超过60%的项目为功能上的优化，至于剩余的近40%则为功能新增或是开放。车厂在每一次的OTA发布前务必要规划出完整的验证方案以及安排适合且充足的验证人员，随着OTA频繁的发布，验证人员的需求也随之升高。若能导入自动化测试便可实现全时不间断的执行验证。对车厂来说绝对是当务之急。

一百三十多年前，奔驰夫人贝尔塔为了回击社会舆论对奔驰一号的质疑，驾驶着奔驰汽车从曼海姆出发，直驶104公里外的位于普福尔茨海姆的娘家，全程虽开的磕磕绊绊，但却为汽车的宣传起到了极佳的作用。直至今日，汽车领域新技术的应用依旧会伴随着各种质疑，软件定义汽车的新趋势不断发展，对其的质疑，要求行业对汽车软件要更加严格把控，汽车软件测试日益成为汽车电子开发领域不可忽视的一环。 面对当前汽车软件测试的高要求，针对汽车软件代码的测试，会成为软件定义汽车时代势必要关注的内容。而VectorCAST作为汽车电子行业佼佼者Vector旗下产品，或许能在未来助你一臂之力。 我们从宏大的软件定义汽车出发，着眼于汽车软件代码测试一隅，立足于低成本减小风险的测试早期（单元、集成测试阶段），致力于为未来软件定义汽车的实现添砖加瓦。 那么VectorCAST在助力软件定义汽车的实现上有哪些优势点呢？ Jenkins持续集成+自动回归测试顺应OTA趋势 软件定义汽车概念中最重要的一个概念就是OTA，OTA可实现汽车系统技术迭代升级和附加体验价值提升，是实现软件定义汽车的一条重要路径。而如今，OTA的“硬件预埋，软件升级”已逐渐成为车企主流策略，未来汽车软件、算法优化空间巨大。 软件算法不断更新，软件测试阶段中实现对嵌入式软件的高效 持续集成 和 回归测试 就是当务之急。VectorCAST的自动回归测试和持续集成功能，可能会为OTA的完整实现提供一些思路。 VectorCAST能够与Jenkins完美联调，实现持续集成 可以实时查看VectorCAST工程的变更情况，包括构建结果、测试结果趋势、测试覆盖度趋势等。 并可通过Jenkins Pipeline并行执行具有多个测试环境的VectorCAST工程，并且自动生成Jenkins Pipeline的脚本，无需额外编写脚本集成。 VectorCAST还提供工具内的 自动回归测试 ，GUI界面Incremental一键自动回归测试，也可通过命令行实现自动回归测试。 并且VectorCAST在自动回归测试完成后也会提供相关回归测试的报告。 针对OTA这种类似“云端软件”的更新，自动回归测试功能能够大幅度提升更新软件代码后的测试效率，避免繁杂的重复手工劳动；而Jenkins持续集成可以助力软件的可持续集成，助力软件快速高效迭代。 C++完美解析助力SDV变革 软件定义汽车(Software Defined Vehicles，SDV)时代到来的其中一个表征就是， 代码量的骤增 。大量互联网行业从业人员的涌入、智能驾驶算法的发展，使得基于代码开发的趋势并未式微。这样的形式也促使C++语言被大量使用，对相应的软件测试工具的C++能力要求也在提高。 VectorCAST拥有着强大的C++解析能力，能够完美解析C++11&14&17新特性，针对大部分C++数据类型可实现直接在GUI界面赋值，省去编写代码测试的繁琐性。 例如，VectorCAST可实现类的实例化，自主解析类的所有构造函数，且列出可供选择的构造函数。 还支持解析智能指针，例如shared_ptr，unique_ptr等。 支持对模板函数自动插桩，实现对模板类或者模板函数进行测试。 对STL容器类型数据也可便捷测试，支持对标准容器（string/vector/list/set/map等）及迭代器进行解析。 VectorCAST对C/C++语言的高度支持，基本上可以实现0代码编写测试用例。保证代码测试完善的同时提升测试便利性，极大程度地提升测试效率。 多频次更新支持多领域标准认证 不同于传统互联网软件，汽车电子软件的故障牵扯着安全问题，为应对层出不穷的汽车软件故障安全问题，功能安全、ASPICE等标准新趋势逐步发展，汽车电子软件需通过相关标准认证已逐渐成为汽车电子软件行业的共识。因此，相关的汽车嵌入式软件测试工具能否支持各种标准，已经成为汽车电子行业部署支持实现软件定义汽车工具链的重要要求。 VectorCAST工具取得了南德TÜV认证，遵循相关的行业认证标准。比如，汽车电子行业内熟知的功能安全ISO 26262，工业标准IEC 61508，轨道交通行业标准EN 50126等等。VectorCAST功能更新迭代顺应技术趋势，支持对所有大/小版本进行认证，并免费提供给用户《Safety Manual》协助认证。VectorCAST在以下专业领域具有丰富的应用经验和案例，被广大用户和第三方认证机构所认可，可以作为项目测试有效性的有力背书。 总结 针对日益崛起的智能驾驶领域，VectorCAST提供强大的C++解析支持；面对OTA等新概念的发展，VectorCAST具有Jenkins集成和自动的回归测试功能，可帮助软件实现高效的在线迭代更新；针对逐步完善的安全标准新趋势，VectorCAST及时更新迭代，协助认证。 软件定义汽车的新时代到来，VectorCAST秉承着术业有专攻的理念，坚定耕耘着汽车软件代码动态测试的这一片田地，致力于为软件定义汽车的实现添砖加瓦。 北汇信息作为Vector在中国的重要合作伙伴，坚守让中国的汽车变得越来越安全、越来越舒适、越来越智能的使命，建立了专业的汽车电子测试团队，为客户提供完整的软件生命周期的软件测试服务、专业的汽车电子测试系统搭建及测试咨询服务、提供完整的汽车新能源测试服务等，致力于帮助客户提升软件质量，提高测试效率，实现能力共建。

2024年2月7日，法国RTaW公司正式宣布北汇信息成为其在中国区的授权经销商。 RTaW（RealTime-at-Work) 是一家专注于关键嵌入式系统模拟仿真、设计以及配置的法国公司，由法国国家信息与自动化研究所（INRIA）实时系统团队在2007年创立。其研发团队在关键嵌入式系统的模拟仿真，实时分析和配置优化方面拥有丰富的经验，已公开发表超过100篇会议或期刊文章。RTaW的主要产品RTaW-Pegase®, 是一款用于对汽车、航空航天等领域提供实时网络的仿真和配置工具，通过对网络系统的性能评估和优化配置以提高网络的可靠性和可预测性。已在全球领域广泛应用。 RTaW-Pegase®支持TSN（时间敏感型网络）、CAN/CAN FD/CAN XL、LIN、FlexRay等车内通信网络，用于车外通信的无线网络，以及核内任务调度等。除了精确的实时仿真分析外，RTaW-Pegase®还可以计算通信延迟和缓冲区利用率的上限（最坏情况分析），以及使用先进的自动配置算法来确保硬件和软件组件的正确性和优化方式。 RTaW-Pegase®的网络建模和仿真能力能够让用户在早期的设计阶段进行准确的性能和可靠性分析，发现系统的潜在问题，从而在项目初期就能够确保系统的实时性和可靠性，大幅提高系统研发的效率，降低成本。 RTaW公司CEO——Jérôme Michel表示: “我们非常骄傲北汇信息成为我们公司的经销商。北汇信息专注于汽车行业并且跟全球和本地汽车整车厂有着广泛合作，我们确信北汇信息有能力支持我们，更好推广RTaW-Pegase®，帮助客户设计和优化嵌入式通信架构，尤其是汽车行业。 我们跟北汇信息的“价值创造、共享成功”的理念完全一致！” 北汇信息总经理赵智博表示: “我们非常荣幸成为RTaW在中国的经销商。北汇信息作为国内汽车TSN技术实践先行者，一直致力于为客户提供完整的TSN解决方案。相信随着RTaW-Pegase®的加入，我们将为客户提供更加全面的技术支持和咨询，包括 TSN 的设计、仿真、开发和测试等方面，帮助客户有效地设计、实现和优化其网络系统，从而在快速变化的技术环境中保持竞争优势。” RTaW-Pegase®重点模块介绍： Ethernet TSN - 时间敏感网络 可视化图形建模：节点，数据流，拓扑结构，路由等 支持AUTOSAR Arxml文件导入 支持CSV文件格式导入导出 支持Switched 以太网 支持所有速率的传输：100Mbit/s, 1000Mbit/s, 10Gbit/s等等 T1S（10BASE-T1S，10M短距离车载以太网） 支持TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议) 支持UDP协议传输 支持TFTP协议传输 模拟仿真：支持时间高度精确的模拟仿真，支持配置节点内时钟漂移，节点启动时间 最坏情况分析：支持基于数学推导Network Calculus理论计算时延和内存使用的上限，可以结合模拟仿真功能一起使用以对网络性能有一个更加全面的了解 支持内存配置，以及模拟仿真和最坏情况分析 支持模拟仿真丢包率 支持模拟仿真的最坏场景重现：内存和时延 支持计算和模拟网络节点以及链路负载 支持TSN协议的建模，模拟仿真，最坏情况分析以及自动化配置： IEEE802.1Q-2018（Virtual Bridged Local Area Networks，VLAN,虚拟局域网） IEEE802.1Qav（Credit Based Shaper, 信令令牌整形协议） IEEE802.1Qbv TAS（Time Aware Shaper,时间感知整形协议） IEEE802.1Qbu（Frame Preemption,帧优先权） IEEE802.1CB（Frame Replication and Elimination for Reliability，帧冗余可靠性传输） IEEE802.1AS-2020（精准时间同步协议） IEEE802.1Qcr（异步流量整形） 支持IEEE802.1Qci（Per-Stream Filtering and Policing（PSFP），数据流过滤策略）的仿真。 支持YANG模型xml文件导出 支持TTE模拟仿真、最坏情况分析 支持AFDX模拟仿真、最坏情况分析 支持SOME/IP：支持Event，Fire&Forgot, Method (request/response) 支持DDS: 支持RPC协议，支持DeadlineQoS et LatencyBudgetQoS 等QoS协议 支持MQTT：支持3个等级的QoS 支持Signal通讯 支持PDU通讯 支持和其他模块比如CAN模块一起搭建一个混合的网络，并支持模拟仿真和最坏情况分析 What-if 假定分析：标准负载 支持甘特图展示结果 Software-Defined-Vehicle (SDV) 软件定义汽车 SDV 模块允许对 ECU 上执行的任务/可运行对象进行描述、模拟和执行最坏情况的可调度性分析。 该模块支持实时操作系统提供的调度机制，例如符合 Autosar Classic 平台的调度机制： 固定优先级调度 非抢占式固定优先级调度 可调度的表。 执行器，并且可以可视化（甘特图）和优化。 后续北汇信息将发布更多关于 RTaW-Pegase®的技术文章，欢迎感兴趣的读者持续关注。

IAR Embedded Workbench for Arm 已全面支持恩智浦最新的 S32 系列，可加速软件定义汽车的车身和舒适性应用的开发 瑞典乌普萨拉 ， 2023 年 11 月 22 日 – 嵌入式开发软件和服务的全球领导者 IAR 现已全面支持恩智浦半导体（ NXP Semiconductors ）全新电机控制芯片 S32M2 。 S32M2 系列芯片是恩智浦基于 Arm® Cortex® 的 S32 车辆计算平台的最新增强版本，以高效率为特点，应用于车身和舒适性领域，旨在降低车内噪音，提升乘客舒适度。 IAR Embedded Workbench® for Arm® 包含强大的编译器和调试解决方案，已经可以用于最新的 S32M2 ，帮助汽车行业朝着软件定义电动汽车的发展方向前进。 S32M2 系列是基于 Arm Cortex-M 微控制器内核的高度集成的电机控制解决方案。虽然类似于恩智浦的 S32K MCU 产品，但这个全新系列增加了高压模拟功能和高效率，适用于泵、风扇、天窗和座椅调整、安全带预紧器或后备箱开启器等汽车应用。 S32M2 的系统级封装集成了符合汽车标准且以应用为中心的功能，如直接从 12V 汽车电池供电的稳压器、物理通信接口（ LIN 、 CXPI 或 CAN FD ）、用于电机控制的 MOSFET 栅极驱动器以及非易失性内存（从 128KB 到 1MB ），以降低总体组件数量。这使汽车制造商能够减小印制电路板（ PCB ）面积，降低设计风险和材料成本，并加速产品上市。 IAR Embedded Workbench for Arm 是一套全面的开发环境，一直以来都为恩智浦得到广泛采用的 S32K 微控制器提供支持，而现在它也扩展支持了新的 S32M2 系列，使得软件重用变得更加高效。这个全面的 C/C++ 套件涵盖高度优化的编译器和先进的调试与分析功能，包括集成的功耗监控功能。除了高度优化的构建工具，易于使用的代码分析附加组件，如 IAR C-STAT 静态代码分析工具、 IAR C-RUN 动态分析工具和 C-SPY 调试器，还可以帮助开发人员在开发过程的早期发现潜在的代码问题和错误，以优化整体代码质量。 IAR Embedded Workbench for Arm 还提供符合 ISO 26262 认证的功能安全版本，与 S32K 的开发流程完全匹配，而 S32K 也已获得 ISO 26262 的 ASIL B 认证。 恩智浦汽车处理集成解决方案高级总监 Thomas Ensergueix 表示：“随着 S32M2 系列的推出，恩智浦为汽车制造商提供了进一步扩展的 S32 平台和全面的软件支持，以帮助他们充分优化产品开发。 S32M2 系列提供高效运行的电机控制功能，同时保持性能空间以整合更多功能和能力，从而可满足新兴的软件定义电动汽车市场的需求。 ” IAR 首席技术官 Anders Holmberg 表示： “ 我们很高兴为恩智浦的先进电机控制解决方案 S32M2 提供及时且强有力的支持。 IAR Embedded Workbench for Arm 为汽车软件开发人员提供了设计高效、简化和稳定的电机控制应用程序的能力。此外，用户也可以在 S32 平台各个应用开发中无缝重用代码，从而加快了开发周期并降低了成本。 ” 最新版本的 IAR Embedded Workbench for Arm 已全面支持 S32M2 系列。您可以访问 https://www.iar.com/products/architectures/arm/iar-embedded-workbench-for-arm/ ，了解 IAR Embedded Workbench for Arm 支持的 8800 多款 Arm 芯片。

随着软件定义汽车（SDV）的快速发展，汽车行业正经历着前所未有的变革。软件不再仅仅是一种辅助功能，而是成为车辆中不可或缺的一部分。软件定义汽车的出现，使得汽车不再是一个单纯的机械设备，而是一个具备智能化、网络化、个性化特点的移动智能设备。 软件定义汽车的核心在于通过软件来控制车辆的各项功能，包括动力系统、底盘控制、车身电子、娱乐系统等。这种变革不仅改变了汽车的控制方式，也使得车辆能够根据用户的需求进行功能升级和优化。 在软件定义汽车的背景下，数据驱动的层次架构设计显得尤为重要。这种设计方法将车辆的各个系统划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能，从而实现对车辆的分层管理和控制。 互联网思维和汽车思维的本质区别在于前者更加注重用户体验和数据驱动，而后者更加注重机械性能和工程设计。互联网思维的重点是打造一个连接用户、车辆、服务的生态系统，通过数据分析来提升用户体验和服务质量。而汽车思维则更加注重车辆的性能和工程设计，往往以机械性能为主要考虑因素。 在软件定义汽车的层次架构设计中，芯片/操作系统/中间件架构是整个系统的核心。这一架构通过芯片来实现对车辆各项功能的控制，操作系统则提供了一个统一的接口，使得开发者能够更加方便地开发各种应用。中间件则起到了连接操作系统和应用程序的作用，为应用程序提供了一系列的服务和接口，使得应用程序能够更好地运行和管理车辆的各种功能。 数据驱动下的软件架构变化主要体现在软件系统的开放性和可扩展性。随着车辆功能的不断升级和优化，软件系统也需要不断地进行更新和扩展。因此，软件系统需要具备开放性和可扩展性，以便能够更好地适应车辆功能的变化和升级。 数据驱动下的算法体系变化主要体现在算法的自适应性和鲁棒性。随着车辆数据的不断积累和分析，算法也需要不断地进行优化和升级。因此，算法需要具备自适应性和鲁棒性，以便能够更好地适应车辆数据的不断变化和波动。 数据驱动与规则驱动的混合架构是一种将数据驱动和规则驱动相结合的架构设计方法。这种架构设计方法既能够利用数据进行分析和预测，又能够根据预设的规则进行控制和管理。因此，这种架构设计方法能够更好地满足软件定义汽车的控制需求和管理要求。 在域控架构开发中，集中架构的多层级服务矩阵设计和SOA服务矩阵设计原则及其案例是关键技术。这些技术能够将车辆的各个系统进行集成和管理，使得车辆能够更加高效地进行信息交互和管理。同时，域控与集中式架构典型案例也能够为开发者提供一个参考和借鉴的平台。 在解决功能安全与数据驱动的予盾时，需要采用一系列的技术和方法。例如，可以采用基于模型的设计方法来验证和控制车辆的功能安全；可以采用数据加密和隐私保护技术来保护用户的隐私安全；可以采用冗余设计和故障预测技术来提高系统的可靠性和稳定性。 综上所述，软件定义汽车的背景下数据驱动的层次架构设计是实现车辆智能化、网络化、个性化的关键技术。这种设计方法能够将车辆的各个系统进行分层管理和控制，使得车辆能够更加高效地进行信息交互和管理。同时，数据驱动下的软件架构、算法体系、数据驱动与规则驱动的混合架构等技术也能够更好地满足软件定义汽车的控制需求和管理要求。在未来的发展中，随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，软件定义汽车的层次架构设计也将不断进行优化和升级。 传送门：域控架构设计